宇宙学 · 恒星与黑洞 · 太阳系
17路(17LUBBS) · 看见更远的宇宙

黑洞会永远存在吗?

判定:不成立

一句话:不是。霍金辐射让黑洞以极慢的速度蒸发,温度反比于质量。太阳质量黑洞的温度约 6×10⁻⁸ K,蒸发时间约 10⁶⁷ 年;超大质量黑洞更长。相比之下宇宙才 138 亿岁,所以现在观测到的黑洞都在「长大」,而不是在「消失」。

这个说法是怎么来的

霍金辐射弱到日常语境里完全可以忽略,所以「黑洞永恒」在直觉上成立。

温度与寿命的标度

霍金温度 T ∝ 1/M,蒸发时间 t ∝ M³。质量减半,温度翻倍、寿命降到八分之一,所以蒸发是「越到后期越快」的过程。太阳质量黑洞的寿命约 10⁶⁷ 年,比宇宙年龄大 57 个数量级。

为什么还没被观测到

宇宙微波背景的温度是 2.725 K,远高于任何恒星级黑洞的霍金温度。黑洞从周围吸收的辐射远多于它发出的,净效果是质量增加。只有在宇宙膨胀到背景温度低于黑洞温度之后,蒸发才会真正占上风。

不同质量黑洞的霍金温度与寿命
质量霍金温度蒸发时间
1 太阳质量约 6×10⁻⁸ K约 10⁶⁷ 年
10⁹ 太阳质量约 6×10⁻¹⁷ K远超 10¹⁰⁰ 年
10¹² kg(原初)约 10¹¹ K与宇宙年龄同量级

什么时候这个说法「有点道理」

原初黑洞如果质量足够小(约 10¹² kg 以下),现在应该正处于蒸发末期,会以高能辐射的形式爆闪。这类瞬时信号被专门搜索过,至今没有确证。

依据

常见问题

蒸发到最后会剩下什么?

标准图像是彻底消失,只留下辐射。但这会带来信息悖论——落入黑洞的信息去哪了?这个问题至今没有公认答案。

黑洞蒸发会释放能量吗?

会。蒸发末期的功率可以达到极高的量级,一次爆闪的能量相当于大量核弹。这也是原初黑洞搜索的观测目标。

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